KR20200109361A - 열간 압연 강 ＆ 열간 압연 강을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

열간 압연 강 ＆ 열간 압연 강을 제조하기 위한 방법 Download PDF

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믹코 헴밀래
아리 히르비
테이조 림넬
투우모 사리넨
투오마스 안토라
파시 레히티칸가스
빌리 케스티
사카리 티히넨
사이야 마르틴매키
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Abstract

열간 압연 강은 압연 방향을 따라/따르거나 그에 횡방향으로 적어도 1100 MPa의 항복 강도(Rp0.2)를 갖고, 다음을 (질량%로) 함유하는 화학적 조성물을 갖는다: C: 0.10 - 0.2, Si: 0 - 0.7, Mn: 1.1 - 2.2, Nb: 0 - 0.06, Ti: 0 - 0.15, V: 0.03 초과 내지 ≥ 0.25, Al: 0.01 - 0.15, B: 0.0005 - 0.010, Cr: 0.1 - 1.7, Mo: 0.15 - 0.8, Cu: 0 - 1.5, Ni: 0.3 - 2.5, P: 0 - 0.015, S: 0 - 0.008 Zr: 0 - 0.2, Ca: 0 - 0.004, 바람직하게 N 0 - 0.01, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물들, 여기서 a) 0.1 < C < 0.11일 때 Mn ≥ 1.6이고 V > 0.14이고 Mo ≥ 0.5 (질량%)이고, b) 0.11 ≤ C < 0.125일 때 Mn ≥ 1.45이고 V ≥ 0.13이고 Mo ≥ 0.35 (질량%)이고, c) 0.125 < C < 0.15일 때, Mn ≥ 1.35이고 V ≥ 0.12이고 Mo ≥ 0.20 (질량%)이고, d) C ≥ 0.15이고 V > 0.11일 때, Mn ≥ 1.3이고 Mo ≥ 0.15 (질량%)이거나, C ≥ 0.15이고 V 0.03 - 0.11일 때, Mn > 1.3이고 Mo > 0.15이고 Nb > 0.02이고 Cr+Cu+Ni > 1.4 (질량%)이다.

Description

열간 압연 강 ＆ 열간 압연 강을 제조하기 위한 방법
본 발명은 고강도 열간 압연 강 및 그러한 열간 압연 강을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
마르텐사이트 평강 제품들은 다년간, 강 슬래브를 오스테나이트화 온도까지 가열하는 단계, 열간 압연 단계, 재가열 단계, ??칭 및 템퍼링 단계, 또는 대안적으로, 강 슬래브를 오스테나이트화 온도까지 가열하는 단계, 열간 압연 단계, 직접 ??칭 및 템퍼링 단계를 포함하는 방법을 사용하여 제조되었다.
예를 들어, 유럽 특허 번호 EP 2,576,848은 강으로부터 열간 압연 강을 생산하기 위한 방법을 개시하며, 강의 조성은 중량 기준 백분율로서 C 0.075 - 0.12%, Si 0.1 - 0.8%, Mn 0.8 - 1.7%, Al 0.015 - 0.08%, P 0.012% 미만, S 0.005% 미만, Cr 0.2 - 1.3%, Mo 0.15 - 0.80%, Ti 0.01 - 0.05%, B 0.0005 - 0.003%, V 0.02 - 0.10%, Nb 0.3% 미만, Ni 1% 미만, Cu 0.5% 미만, 나머지는 철 및 불가피한 불순물들이다. 특허는 템퍼링 어닐링되는 직접 ??칭된 마르텐사이트 판형 강들을 설명한다. 열간 압연 강은 직접 ??칭 프로세스 이후에 특별히 내템퍼링성이 있고, 템퍼링에 의해, 양호한 충격 인성(샤르피(Charpy) V (-20 ℃) = 37J) 및 플랜지성과 조합된 고강도(즉, 적어도 890 MPa의 Rp0.2)뿐만 아니라 양호한 용접성도 달성된다.
그러한 평강 제품들은, 강이, 생산된 상태 그대로의 강 제품들 및 용접된 강 제품들의 HAZ(열 영향부) 영역 양쪽 모두에서 충분한 경도, 굽힘성 및 충격 인성과 조합하여 고강도를 나타내야 하는 응용들, 예컨대, 마모 또는 구조적 응용들에 사용될 수 있다.
본 발명의 목적은 개선된 열간 압연 강을 제공하는 것이다.
이 목적은, 압연 방향을 따라/따르거나 그에 횡방향으로 적어도 1100 MPa의 항복 강도(Rp0.2) 및 다음을 (질량%로) 함유하는 화학적 조성물을 갖는 열간 압연 강에 의해 달성된다:
● C 0.10 - 0.2, 바람직하게 0.10 - 0.18, 더 바람직하게 0.12 - 0.18,
● Si 0 - 0.7, 바람직하게 0.03 - 0.50, 더 바람직하게 0.10 - 0.30,
● Mn 1.1 - 2.2, 바람직하게 1.4 - 1.8, 더 바람직하게 1.4 - 1.7,
● Nb 0 - 0.06, 바람직하게 0 - 0.04, 더 바람직하게 0 - 0.005,
● Ti 0 - 0.15, 바람직하게 0 - 0.05, 더 바람직하게 0.005 - 0.02,
● V 0.03 초과 내지 ≤ 0.25, 바람직하게 0.10 초과 내지 ≤ 0.20,
● Al 0.01 - 0.15, 바람직하게 0.015 - 0.06,
● B 0.0005 - 0.010, 바람직하게 0.0005 - 0.005, 더 바람직하게 0.001 - 0.003,
● Cr 0.1 - 1.7, 바람직하게 0.4 - 1.7, 또는 0.6 - 1.5, 또는 1.0 질량% 초과
● Mo 0.15 - 0.8, 바람직하게 0.2 - 0.5,
● Cu 0 - 1.5, 바람직하게 0.3 - 1.0,
● Ni 0.3 - 2.5, 바람직하게 0.5 - 2.5, 더 바람직하게 0.7 - 1.7,
● P 0 - 0.015, 바람직하게 0 - 0.009,
● S 0 - 0.008, 바람직하게 0 - 0.004,
● Zr 0 - 0.2, 바람직하게 0 - 0.01,
● Ca 0 - 0.004,
● 바람직하게 N 0 - 0.01 질량%, 더 바람직하게 ≤ 0.006 질량%.
● 나머지 Fe 및 불가피한 불순물들,
여기서:
a) 0.1 < C < 0.11일 때 Mn ≥ 1.6이고 V > 0.14이고 Mo ≥ 0.5 (질량%)이다.
b) 0.11 < C < 0.125일 때 Mn ≥ 1.45이고 V ≥ 0.13이고 Mo ≥ 0.35 (질량%)이다.
c) 0.125 < C < 0.15일 때 Mn ≥ 1.35이고 V ≥ 0.12이고 Mo ≥ 0.20 (질량%)이다.
d) C ≥ 0.15이고 V > 0.11일 때, Mn ≥ 1.3이고 Mo ≥ 0.15 (질량%)이거나
C ≥ 0.15이고 V 0.03 - 0.11일 때, Mn > 1.3이고 Mo > 0.15이고 Nb > 0.02이고 Cr+Cu+Ni > 1.4 (질량%)이다.
이러한 합금 원소들을 이러한 양들로 추가함으로써, 양호한 기재 물질 인성 및 강도 특성들의 조합이 달성될 수 있고, 용접부의 인장 시험 동안 발생하는 임의의 파단이 융합 라인으로부터 가능한 한 멀리에서 발생할 것이다.
높은 기재 물질 강도를 달성하기 위해 탄소가 필요하며, 위에 열거된 다른 원소들은, 파단을 "잡을" 용접된 심에서의 연화된 구역들을 회피하기 위해, 용접부의 강도를 촉진한다. 망가니즈, 몰리브데넘 및 바나듐이 또한, ??칭되고 템퍼링된 강의 강도를 촉진한다.
인성의 관점에서, 가능한 한 낮은 탄소 함량을 갖는 것이 중요하다. 실시예들 a) 내지 d)에서의 각각의 원소의 양은 인성과 고강도의 양호한 조합을 제공한다.
위에서 주어진 화학적 조성물을 갖고 본원에 설명된 방법을 사용하여 제조된 열간 압연 강은, 압연 방향을 따라/따르거나 그에 횡방향으로 고강도(즉, 적어도 1100 MPa의 항복 강도(Rp0.2)) 및 압연 방향을 따라/따르거나 그에 횡방향으로 적어도 1120 MPa의 인장 강도, 양호한 굽힘성(즉, 압연 방향을 따라/따르거나 그에 횡방향으로 5.0 x 두께, 바람직하게 압연 방향을 따라 4.0 x 두께 또는 더 바람직하게 압연 방향을 따라 3.5 x 두께의 최소 굽힘 반경) 및 5 - 10 mm의 두께를 갖는 샤르피 V 노치된 시편이 압연 방향에 대해 종방향으로 -40 ℃에서 측정될 때 적어도 34 J/cm2의 충격 인성 및 더 바람직하게 적어도 50 J/cm2의 충격 인성, 및 양호한 연성(즉, 압연 방향을 따라/따르거나 그에 횡방향으로 적어도 8%, 바람직하게 적어도 10% 또는 가장 바람직하게 적어도 12%의 A% 연신율)을 나타낸다. 기계적 특성들은 표준 ISO 10025-6의 시험 지침들에 따라 정의된다.
바람직하게, 특성들의 이러한 조합은, 생산된 상태 그대로의 열간 압연 ??칭되고 템퍼링된 강 제품들 및 용접된 열간 압연 강 제품들(X90 또는 바람직하게 X96과 같은, 적어도 1100 MPa, 바람직하게 적어도 960 MPa, 더 바람직하게 적어도 900 MPa, 가장 바람직하게 적어도 890 MPa의 항복 강도를 갖는 강들을 위해 설계된 충전재 물질을 사용하여 용접됨)의 HAZ(열 영향부) 영역 양쪽 모두에서 달성된다.
종래 기술은 적어도 1100 MPa의 항복 강도(Rp0.2)를 갖는 열간 압연 강판들을 포함하지만, 그러한 종래 기술의 열간 압연 강판들은 용접될 때 그러한 양호한 용접성 또는 그러한 양호한 기계적 특성들을 갖지 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같은 열간 압연 강의 표현은, 판형으로 열간 압연된 강, 예컨대, 열간 압연 후강판 또는 바람직하게 열간 압연 띠 강을 의미한다. 열간 압연 띠 강의 두께는 2 - 15 mm, 바람직하게 2.5 - 10 mm일 수 있다. 열간 압연 후강판의 두께는 4 - 50 mm, 바람직하게 5 - 25 mm일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열간 압연 강은 0.4 - 1.7 질량% Cr, 바람직하게 1.0 - 1.7 질량% Cr을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 화학적 조성물은 Ni 및 Cu 양쪽 모두를 함유하고, 열간 압연에서 강의 높은 표면 품질을 유지하기 위해, Ni의 양 ≥ 0.33 x Cu의 양, 바람직하게 Ni의 양 ≥ 0.5 x Cu의 양이다. 게다가, 본 발명에 따른 열간 압연 강의 유리한 특성들을 달성하면서, 열간 압연 강의 합금화 비용들은 가능한 한 낮게 유지될 수 있다(니켈은 비싼 합금 원소이기 때문임). 니켈은, 강이 열간 압연 이전에 어닐링될 때 강의 외측 표면들 상에 형성될 수 있고 철 산화물들을 포함하는 스케일 하에서 구리가 용융되는 것을 방지하고 이에 의해, 구리가 결정립계들 내로 들어가는 것 - 이는 결정립계를 약화시킬 수 있음 - 을 방지한다. 약화된 결정립계들은 열간 압연 프로세스 동안 표면 균열 및 결함들을 촉진할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 화학적 조성물은 Ni 및 Cu 양쪽 모두를 적어도 0.5 질량%, 또는 적어도 1.0 질량%, 또는 적어도 1.2 질량%의 총량으로 함유한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열간 압연 강은 압연 방향을 따라/따르거나 그에 횡방향으로 적어도 1120 MPa, 또는 적어도 1130 MPa, 또는 적어도 1200 MPa, 및/또는 최대 1250 MPa 또는 최대 1300 MPa, 또는 최대 1450 MPa의 인장 강도를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열간 압연 강 이것은 V- 또는 Y- 홈 용접 방법을 사용하여, 보강재와 함께 또는 보강재 없이, 바람직하게는 보강재와 함께 금속 활성 가스(MAG) 용접되고, 여기서, 8 - 12초, 바람직하게 6 - 18초, 더 바람직하게 5 - 20초의 t8/5 시간, 및 1100 MPa, 바람직하게 960 MPa, 더 바람직하게 900 MPa, 가장 바람직하게 890 MPa의 인장 강도를 갖는 용접 재료를 사용하여, 제1 패스는 바닥 또는 최상부 측으로부터, 바람직하게는 바닥 측으로부터 용접되며, 다른 패스들은 최상부 측으로부터 용접된다. 파단은 융합 라인으로부터 적어도 1 mm, 바람직하게 2 mm, 더 바람직하게 3 mm 이상이다.
V- 또는 Y- 홈 용접 방법을 사용하고, 여기서, 8 - 12초, 바람직하게 6 - 18초, 더 바람직하게 5 - 20초의 t8/5 시간, 및 1100 MPa, 바람직하게 960 MPa, 더 바람직하게 900 MPa, 가장 바람직하게 890 MPa의 인장 강도를 갖는 용접 재료를 사용하여, 제1 패스는 바닥 또는 최상부 측으로부터, 바람직하게는 바닥 측으로부터 용접되며, 다른 패스들은 최상부 측으로부터 용접된다.
t8/5 시간은 용접 심 및 인접한 열 영향부(HAZ)가 800 ℃로부터 500 ℃까지 냉각되는 데 걸리는 시간이다. "용접 심"이라는 표현은 전체 용접 면적(WM 및 HAZ)을 의미한다. 5초 미만의 t8/5 시간은 강의 인성 특성들에 악영향을 미칠 수 있다. 20초 초과의 t8/5 시간은 강의 강도에 악영향을 미칠 수 있다. 8 - 12초, 바람직하게 6 - 18초, 더 바람직하게 5 - 20초의 t8/5 시간, 및 1100 MPa, 바람직하게 960 MPa, 더 바람직하게 900 MPa, 가장 바람직하게 890 MPa의 인장 강도를 갖는 용접 재료를 사용할 때, 보강재와 함께 또는 보강재 없이, MAG 용접된 횡방향 인장 시험 시편의 파단은 용접 금속 또는 융합 라인에서 발생하지 않고 파단은 융합 라인으로부터 ≥ 1 mm 또는 ≥ 2 mm 또는 ≥ 3 mm 이동된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 용접부가 압연 방향에 대해 종방향인 용접된 열간 압연 강 제품의 용접 심에 걸쳐 인장 시험이 수행될 때, 열간 압연 강은 적어도 7%, 바람직하게 적어도 8%, 더 바람직하게 적어도 9%의 연신율을 갖는다. 열간 압연 강은, 8 - 12초, 바람직하게 6 - 18초, 더 바람직하게 5 - 20초의 t8/5 시간, 및 1100 MPa, 바람직하게 960 MPa, 더 바람직하게 900 MPa, 가장 바람직하게 890 MPa의 인장 강도를 갖는 용접 재료를 사용하여 용접된다.
본 발명은 또한, 본 발명의 실시예들 중 임의의 실시예에 따르고 다음을 (질량%로) 함유하는 화학적 조성물을 갖는 열간 압연 강을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다:
● C 0.10 - 0.2, 바람직하게 0.10 - 0.18, 더 바람직하게 0.12 - 0.18,
● Si 0 - 0.7, 바람직하게 0.03 - 0.50, 더 바람직하게 0.10 - 0.30,
● Mn 1.1 - 2.2, 바람직하게 1.4 - 1.8, 더 바람직하게 1.4 - 1.7,
● Nb 0 - 0.06, 바람직하게 0 - 0.04, 더 바람직하게 0 - 0.005,
● Ti 0 - 0.15, 바람직하게 0 - 0.05, 더 바람직하게 0.005 - 0.02,
● V 0.03 초과 내지 ≤ 0.25, 바람직하게 0.10 초과 내지 ≤ 0.20,
● Al 0.01 - 0.15, 바람직하게 0.015 - 0.08,
● B 0.0005 - 0.010, 바람직하게 0.0005 - 0.005, 더 바람직하게 0.001 - 0.003,
● Cr 0.1 - 1.7, 바람직하게 0.4 - 1.7 또는 0.6 - 1.5, 또는 1.0 질량% 초과,
● Mo 0.15 - 0.8, 바람직하게 0.2 - 0.5,
● Cu 0 - 1.5, 바람직하게 0.1 - 1.0,
● Ni 0.3 - 2.5, 바람직하게 0.5 - 2.5, 더 바람직하게 0.7 - 1.7,
● P 0 - 0.015, 바람직하게 0 - 0.009,
● S 0 - 0.008, 바람직하게 0 - 0.004,
● Zr 0 - 0.2, 바람직하게 0 - 0.01,
● Ca 0 - 0.004, 바람직하게 0.001 - 0.003,
● 바람직하게 N 0 - 0.01 질량%, 더 바람직하게 ≤ 0.006 질량%.
● 나머지 Fe 및 불가피한 불순물들,
여기서:
a) 0.1 < C < 0.11일 때 Mn ≥ 1.6이고 V > 0.14이고 Mo ≥ 0.5 (질량%)이다.
b) 0.11 < C < 0.125일 때 Mn ≥ 1.45이고 V ≥ 0.13이고 Mo ≥ 0.35 (질량%)이다.
c) 0.125 < C < 0.15일 때 Mn ≥ 1.35이고 V ≥ 0.12이고 Mo ≥ 0.20 (질량%)이다.
d) C ≥ 0.15이고 V > 0.11일 때, Mn ≥ 1.3이고 Mo ≥ 0.15 (질량%)이거나
C ≥ 0.15이고 V 0.03 - 0.11일 때, Mn > 1.3이고 Mo > 0.15이고 Nb > 0.02이고 Cr+Cu+Ni > 1.4 (질량%)이다.
방법은 다음의 순서로 수행되는 다음의 단계들을 포함한다:
- 1000 - 1350 ℃, 바람직하게 1200 - 1350 ℃의 오스테나이트화 온도까지 가열하는 단계,
- 마무리 압연 온도가 760 - 1050 ℃, 바람직하게 760 - 960℃이도록 열간 압연하는 단계,
- 300 ℃ 이하, 바람직하게 150 ℃ 이하로 ??칭하는 단계.
??칭은 미세구조에서 적어도 90% 마르텐사이트, 바람직하게 95% 마르텐사이트, 그리고, 미세구조가 1/4 두께로 검사될 때, 더 바람직하게 99% 마르텐사이트를 초래한다.
띠 압연에서 최종 두께가 작고 강이 압연 동안 냉각되는 경향이 있기 때문에, 그러한 비교적 높은 오스테나이트화 온도를 사용하는 것이 유리하다. 더 높은 가열 온도들을 사용함으로써, 띠 압연 동안 강이 더 따뜻하고 압연력이 더 작다. 오스테나이트 결정립 미세화가 또한 더 용이하다. 더 높은 오스테나이트화 온도들은 또한, 압연 이전에 더 균일한 결정립 구조를 촉진한다.
(1350 ℃ 초과의) 매우 높은 온도들이 사용되는 경우, 큰 결정립도가 획득될 위험이 있다. 더욱이, 강이 공격적으로 산화될 수 있어서, 높은 스케일 제거로 인해 수율 손실이 있을 수 있다. 추가적으로, 생산 비용들이 증가될 것이다.
??칭 단계는 바람직하게, 예를 들어, 마지막 열간 압연 패스 후 최대 15초 수행되는 직접 ??칭 단계이다. ??칭 동안의 냉각 속도는 전형적으로 30 - 150 ℃/s이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 압연 방향에 대해 횡방향으로의 총 연신율을 최대화하기 위해, 방법은, 500 - 650 ℃, 더 바람직하게 550 - 650 ℃ 온도에서 템퍼링 시간이 1시간 이상인 템퍼링 어닐링, 또는 템퍼링 시간이 1시간 미만이라면 500 - 750 ℃, 더 바람직하게 550 - 750 ℃의 온도의 템퍼링 어닐링 단계를 포함한다. 템퍼링 시간은 강이 템퍼링 온도에 도달한 이후 유지 시간이다. 템퍼링 어닐링은 열간 압연 강의 강도를 유지하면서 그의 충격 인성 및 연신율을 개선한다. 최대 총 연신율이 요구되지 않는 경우, 템퍼링 어닐링 단계는 150 - 499 ℃, 더 바람직하게 180 - 250 ℃의 온도에서 임의의 템퍼링 시간이 사용되어 수행된다. 템퍼링 어닐링 단계 이전의 열간 압연 강의 미세구조는 적어도 90% 마르텐사이트, 바람직하게 적어도 95% 마르텐사이트, 그리고, 상기 미세구조가 1/4 두께로 검사될 때, 더 바람직하게 적어도 99% 마르텐사이트를 함유한다.
템퍼링 어닐링 단계는 ??칭 직후에 수행될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 대안적으로, ??칭 단계와 템퍼링 어닐링 단계 사이에 하나 이상의 추가적인 방법 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어, ??칭된 강은 산세 단계 및/또는 권취 및/또는 교정을 겪을 수 있다.
생산된 상태 그대로의 그리고 용접될 때의 열간 압연 강의 기계적 특성들은 양호한데, 이는, 강의 화학적 조성물 때문이고, 물질이, 적어도 500 ℃, 바람직하게 적어도 550 ℃, 더 바람직하게 적어도 580 ℃의 비교적 높은 온도에서 템퍼링되기 때문이다. 템퍼링 시간이 비교적 짧으면, 즉, 1시간 미만이면(예를 들어, 유도 템퍼링이 사용될 때), 템퍼링 온도는 더 높을 수 있는데, 예를 들어, 50 ℃ 이상 더 높을 수 있다. 최대 템퍼링 온도는 바람직하게 750 ℃이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 템퍼링 어닐링은 바람직하게, 벨-유형 노 이외의 노에서 수행되는데, 즉, 템퍼링 어닐링 단계는 바람직하게, 벨-유형 노가 아닌 임의의 다른 적합한 유형의 노에서 수행된다. 벨-유형 노는 강철 쉘 및 가열 시스템을 갖는 절연된 챔버로 구성되는 배치 노이다. 벨 노들은 벨들로 지칭되는 착탈식 커버들을 갖는데, 이들은 크레인을 사용하여 적재물 및 노변 위로 하강된다. 내측 벨은 노변 위에 배치되고 보호 분위기를 공급하도록 밀봉된다. 외측 벨은 열 공급을 제공하기 위해 하강된다. 템퍼링 어닐링이 벨-유형 노에서 수행된다면, 절연된 챔버 내부의 온도가 천천히 상승하고 떨어지기 때문에, 강은 전형적으로, 긴 기간 동안 450 - 600 ℃의 온도를 겪을 수 있는데, 이는, 결정립계들에서 원자 분리들이 형성될 수 있고 이것이 강들을 약화시킬 수 있고 강들을 상온에서 매우 취약하게 만들 수 있기 때문에 일부 강들에서 취성을 야기할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 방법은 열간 압연 강을 띠 압연하는 단계를 포함한다. 열간 압연 강은, 열간 압연 강이 띠 압연된 경우, 최대 0.005 질량% 니오븀 및 < 0.15 질량% 탄소를 포함한다.
열간 압연 강은, 열간 압연 강이 띠 압연되지 않은 경우, 최소 0.005 또는 0.04 또는 0.02 질량% 니오븀을 포함한다. 0.06 질량% 초과의 니오븀은 열간 압연 강의 강도 특성들에 영향을 미치지 않거나 단지 약간만 영향을 미친다.
직접 ??칭될 때, 프로세스로서의 띠 압연은 판 압연에 비해 더 세장형의 오스테나이트 결정립 구조(평탄화됨)를 생성하며, 여기서 재결정화를 위한 시간은 더 길고 재결정화는 더 용이하다. 니오븀을 사용함으로써, 평탄화 비율이 증가될 수 있다. 띠 압연과 동일한 평탄화 비율을 달성하기 위해, 강판은 종종 니오븀과 합금된다. 오스테나이트의 평탄화는 강의 강도 및 충격 인성을 증가시킨다.
강이 재가열되고 열간 압연 후에 ??칭될 때, 높은 강도 및 충격 강도를 얻기 위해 니오븀이 필요하다. 요구되는 니오븀의 최소량은 > 0.005 질량%, 바람직하게 > 0.02 질량%이다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 비제한적인 예들에 의해 이하에서 더 설명될 것이고, 여기서;
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방법의 단계들을 도시하는 흐름도를 도시하고,
도 2는, 면 측(즉, 용접이 행해진 측) 및 근부 측(즉, 용접이 행해진 측에 대향하는 측)으로부터 시험된 용접부에 걸친, 8 mm의 두께를 갖는 물질에 대한 경도 프로파일들을 도시하고,
도 3은 면 측 및 근부 측으로부터 시험된 용접부에 걸친, 4 mm의 두께를 갖는 물질에 대한 경도 프로파일들을 도시한다.
본 발명에 따른 열간 압연 강을 참조하여 개시된 모든 특징들은 또한, 본 발명에 따른 방법에 적용되고, 그 반대도 마찬가지라는 것을 주목해야 한다.
도 1은, 본 발명의 실시예들 중 임의의 실시예에 따른, 다음을 (질량%로) 함유하는 화학적 조성물을 갖는 열간 압연 강을 제조하기 위한 방법의 단계들을 도시한다:
● C 0.10 - 0.2, 바람직하게 0.10 - 0.18, 더 바람직하게 0.12 - 0.18,
● Si 0 - 0.7, 바람직하게 0.03 - 0.50, 더 바람직하게 0.10 - 0.30,
● Mn 1.1 - 2.2, 바람직하게 1.4 - 1.8, 더 바람직하게 1.4 - 1.7,
● Nb 0 - 0.06, 바람직하게 0 - 0.04, 더 바람직하게 0 - 0.005,
● Ti 0 - 0.15, 바람직하게 0 - 0.05, 더 바람직하게 0.005 - 0.02,
● V 0.03 초과 내지 ≤ 0.25, 바람직하게 0.10 초과 내지 ≤ 0.20,
● Al 0.01 - 0.15, 바람직하게 0.015 - 0.08,
● B 0.0005 - 0.010, 바람직하게 0.0005 - 0.005, 더 바람직하게 0.001 - 0.003,
● Cr 0.1 - 1.7, 바람직하게 0.4 - 1.7 또는 0.6 - 1.5, 또는 1.0 질량% 초과,
● Mo 0.15 - 0.8, 바람직하게 0.2 - 0.5,
● Cu 0 - 1.5, 바람직하게 0.1 - 1.0,
● Ni 0.3 - 2.5, 바람직하게 0.7 - 1.7,
● P 0 - 0.015, 바람직하게 0 - 0.009,
● S 0 - 0.008, 바람직하게 0 - 0.004,
● Zr 0 - 0.2, 바람직하게 0 - 0.01
● Ca 0 - 0.004, 바람직하게 0.001 - 0.003,
● 바람직하게 N 0 - 0.01 질량%, 더 바람직하게 ≤ 0.006 질량%.
● 나머지 Fe 및 불가피한 불순물들,
여기서:
a) 0.1 < C < 0.11일 때 Mn ≥ 1.6이고 V > 0.14이고 Mo ≥ 0.5 (질량%)이다.
b) 0.11 < C < 0.125일 때 Mn ≥ 1.45이고 V ≥ 0.13이고 Mo ≥ 0.35 (질량%)이다.
c) 0.125 < C < 0.15일 때 Mn ≥ 1.35이고 V ≥ 0.12이고 Mo ≥ 0.20 (질량%)이다.
d) C ≥ 0.15이고 V > 0.11일 때, Mn ≥ 1.3이고 Mo ≥ 0.15 (질량%)이거나
C ≥ 0.15이고 V 0.03 - 0.11일 때, Mn > 1.3이고 Mo > 0.15이고 Nb > 0.02이고 Cr+Cu+Ni > 1.4 (질량%)이다.
방법은 위에서 설명된 화학적 조성물을 갖는 강 슬래브를 1000 - 1350 ℃의 오스테나이트화 온도까지 가열하는 단계를 포함한다.
강 슬래브의 두께는, 예를 들어, 210 mm이고, 바람직하게 1200 - 1350 ℃의 오스테나이트화 온도까지 가열되며, 여기서 강 슬래브는 적절히 균등하게 따뜻할 때까지 그리고 합금 원소들이 매트릭스 내로 적절히 용해될 때까지 유지된다. 전형적으로, 이는 수 시간이 걸린다. 오스테나이트화 온도가 1200 ℃ 미만이면, 합금 원소들 전부가 오스테나이트 내에 용해되지 않는 위험이 있을 수 있는데, 즉, 오스테나이트는 균질하게 되지 않고, 템퍼링 동안, 석출 경화가 낮은 수준으로 유지될 수 있다. 한편, 오스테나이트화 온도가 1350 ℃보다 높으면, 이는 오스테나이트의 특별히 큰 결정립도 및 슬래브 표면의 증가된 산화를 초래할 것이다. 재가열 시의 어닐링 시간은 전형적으로, 2 - 4 시간의 범위에서 변화되지만, 선택된 노 기술 및 슬래브의 두께에 따라, 시간은 또한, 4시간보다 길거나 2시간보다 짧을 수 있다.
가열 단계 후에, 러핑 단계 및 후속 마무리 압연 단계를 전형적으로 포함할 수 있는 열간 압연이 수행된다. 마지막 패스에서의 열간 압연의 온도는 760 - 1050 ℃이다. 바람직하게, 열간 압연의 마지막 패스에서의 마무리 압연 온도는 760 - 960 ℃이다. 압연력이 합리적으로 유지되고 최대한으로 940 ℃에서, 더 바람직하게는 최대한으로 920 ℃에서 i.a. 우수한 표면 품질이 보장되도록, 열간 압연의 종료 온도는 바람직하게 830 ℃ 이상이고, 더 바람직하게 적어도 850 ℃ 이다.
열간 압연 또는 띠 압연 후에, 강이 ??칭되는데, 즉, 300 ℃ 이하, 또는 바람직하게 150 ℃ 이하의 온도, 즉, 상온/주변 온도와 300 ℃ 사이의 임의의 온도까지, 적합한 ??칭 매질, 예컨대, 물 또는 오일에서, 예를 들어, 바람직하게 120 ℃/s의 최대 냉각 속도의 단일 단계 냉각을 사용하여, 가속된 냉각 속도, 전형적으로, 30 - 150 ℃/s로 냉각된다. 그것이 띠 제품인 경우, 이는 그 온도에서, 즉, 300 ℃ 이하의 권취 온도에서 권취된다. 바람직하게, ??칭은 마지막 열간 압연 패스 이후 최대 15초 수행되는 직접 ??칭이다.
이러한 ??칭은 강에게, 양호한 굽힘성과 조합된 양호한 충격 인성을 포함하는, 그의 특별히 양호한 기계적 특성들을 제공한다. 바람직하게, ??칭의 종료 온도는 최대 150 ℃인데, 왜냐하면 이 경우, ??칭 후에, 양호한 편평도를 갖는 강 제품이 달성되기 때문이다.
??칭된 강은 후속하여, 템퍼링 시간이 1시간 이상이라면 500 - 650 ℃의 온도의 템퍼링 어닐링, 또는 템퍼링 시간이 1시간 미만이라면 500 - 750 ℃의 온도의 템퍼링 어닐링을 겪는다. 템퍼링 온도가 400 - 750 ℃이면, 템퍼링 어닐링은 전형적으로, 강의 강도 및 인성 특성들에 악영향을 주는 위험을 피하기 위해 벨-유형 노 이외의 노에서 수행된다. 그러나, 템퍼링 온도가 150 - 250 ℃이면, 템퍼링 어닐링은 또한, 제조 비용들을 최소화하기 위해, 강의 강도 및 인성 특성들에 악영향을 주지 않고 벨-유형 노에서 수행될 수 있다. 250 - 400 ℃의 어닐링 온도들에서의 템퍼링은 양호한 인성 특성들이 요구되는 경우 저온 템퍼링 취화 때문에 추천되지 않는다. 전형적으로, 더 높은 온도들은 양호한 총 연신율 값들을 촉진하고, 더 낮은 템퍼링 온도들은 더 높은 강도 특성들을 촉진한다.
적합한 템퍼링 처리는 식 P=T*(20+logt)에 의해 정의되며, 여기서 온도 T는 °K 단위이고 시간은 시간 단위이다. 라슨 밀러(Larsen Miller) 파라미터 P는 15 - 19.5, 바람직하게 16 - 18이다.
템퍼링 어닐링 단계는 ??칭된 강, 예컨대, 코일로부터 절단된 강판, 또는 코일로부터 연속적으로 권출되는 강판, 또는 후강판에 대해 수행될 수 있다. 띠 제품의 경우에, 템퍼링 어닐링 단계는 대안적으로, 예를 들어, 벨 유형 노에서 전체 코일에 대해 수행될 수 있다.
템퍼링 어닐링 단계 이전의 열간 압연 강의 미세구조는 적어도 90% 마르텐사이트, 바람직하게 적어도 95% 마르텐사이트, 그리고, 미세구조가 1/4 두께로 검사될 때, 더 바람직하게 적어도 99% 마르텐사이트를 함유한다. 미세구조의 대부분은 일부 베이나이트를 포함할 수 있지만 마르텐사이트일 것이다. 템퍼링 어닐링 단계 이전의 페라이트 및 펄라이트의 함량은 총 10% 미만, 바람직하게 5% 미만이어야 한다.
용접된 열간 압연 강의 HAZ 및 용접 금속에서의 양호한 경화능을 보장하기 위해 중량 기준 백분율로서 망가니즈 함량은 1.1 - 2.2 질량%이다. 망가니즈는 또한, ??칭 단계 동안 기재 물질의 경화능을 촉진한다. "용접 금속"이라는 표현은, 주로 충전재 물질로 구성되는 용접 심의 일부를 의미하도록 의도된다.
최대 망가니즈 함량은 과도한 분리들을 방지하고 양호한 충격 강도를 보장하기 위해 다음 식에 따라 설정되어야 한다:
최대 망가니즈 함량(질량%) = 2.7 - 5*탄소 함량(질량%).
몰리브데넘은 템퍼링 어닐링에서 석출되며, 이는 템퍼링 처리에 의해 야기되는 강도의 저하를 감소시키고 따라서 고강도를 달성하는 것을 돕는다. 추가적으로, 몰리브데넘은 특히, 템퍼링 어닐링 동안 결정립계들 내로의 특히 인의 침투를 느리게 함으로써 강의 취성을 방지하는 데에 사용된다. 몰리브데넘은 또한, 기재 물질의 경화능을 효율적으로 증가시키고, 용접된 열간 압연 강의 용접된 심들의 양호한 강도 특성들을 보장한다.
니오븀이 많은 양으로 존재하는 경우에 열간 압연 강의 굽힘성을 감소시킬 수 있다는 것을 발견했다. 그러나, 합금 원소로서 니오븀의 사용은 열간 압연 강에서 적절한 강도 및 충격 인성을 달성하는데 있어서 유리하다. 니오븀은 강에서 더 작은 결정립도를 촉진하며, 이는 강의 더 양호한 특성들을 초래한다. 특히 후강판의 경우에, 사용될 양호한 강도 및 인성 특성들을 촉진하는 더 적은 양의 다른 합금 원소들을 가능하게 하기 위해, 니오븀이 필요할 수 있다. 직접 ??칭된 띠 제품의 경우, 강은 또한, 니오븀을 사용하지 않고 제조될 수 있다. 그러므로, 니오븀은 본 발명에 따른 열간 압연 강에서 선택적 합금 원소이고, 그의 함량은 0.06 질량%, 바람직하게 0.04 질량%, 더 바람직하게 0.005 질량%로 제한되어야 하며, 여기서 열간 압연 강에 대한 최상의 가능한 굽힘성 특성들이 보장된다.
티타늄은 본 발명에 따른 열간 압연 강에서 선택적 합금 원소이고, 강에 질소를 결합하기 위해 요구될 수 있으며, 이로써 붕소는 경화능의 개선제로서 효율적으로 기능하고 질화붕소들을 형성하지 않는다. 티타늄은 ??칭된 강과 알루미늄보다 더 신뢰성있게 작용하기 때문에, 티타늄이 사용된다. 티타늄 함량은 0 - 0.15 질량%, 바람직하게 0 - 0.05 질량%, 더 바람직하게 0.005 - 0.02 질량%이다. 질화티타늄들은 용접부의 열 영향부에서의 결정립 성장을 나타내고 용접된 심의 인성 특성들을 개선한다. 한편, 0.02 질량%보다 높은 함량들에서, 비교적 큰 크기의 질화티타늄, TiN의 양이 증가할 수 있고, 이는 열간 압연 강의 충격 인성 및 굽힘 특성들의 면에서 유해하다. 열간 압연 강의 Ti/N 비율은 바람직하게 3 - 4 범위에 있다. 그러나, 0.15 질량%까지의 더 큰 티타늄 함량들은, 템퍼링된 상태 그대로의 조건에서 강도를 증가시키는 데에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 열간 압연 강에서의 바나듐 함량은, 고강도를 보장하기 위해, 0.1 질량% 초과 내지 ≤ 0.25 질량%, 바람직하게 0.10 초과 내지 ≤ 0.20 질량%, 또는 적어도 0.11 질량% 바나듐, 또는 적어도 0.12 질량% 바나듐, 또는 적어도 0.13 질량% 바나듐, 또는 적어도 0.14 질량% 바냐듐이어야 한다. 그러나, 너무 많은 양의 바나듐은 ??칭되고 템퍼링된 강의 충격 인성에 유해하다는 것을 발견했다. 그러므로 바나듐의 양은 0.25 질량%를 초과해서는 안 된다. 바나듐은 템퍼링 이후 강력한 석출 강화 효과를 가지며, 기재 금속 및 HAZ 양쪽 모두에서 고강도를 달성하는 데에 필요하다.
알루미늄은 강을 축합하기 위해, 즉, 강으로부터 산소를 결합하기 위해 사용된다. 알루미늄 함량은 산화알루미늄들의 과도한 형성을 방지하기 위해 0.01 - 0.15 질량%, 바람직하게 0.015 - 0.08 질량%이다.
붕소는 ??칭에서 강의 경화능을 촉진하는 효과적인 합금 원소이다. 붕소는 본 발명에서 필수적인 합금 원소인데, 이는 붕소가 용접 금속 및 열 영향부(HAZ)에서의 강도 및 경도 특성들을 촉진하기 때문이다. 용접 동안, 붕소는 기재 물질로부터 용접 금속으로 이동하여, 용접 금속의 경도를 증가시킨다. 이는 용접 금속 또는 융합 라인에서 파단이 발생하지 않는 것을 보장한다. 파단은 높은 정적 하중들에서 융합 라인으로부터 기재 물질 쪽으로 가능한 멀리 이동될 수 있다. 붕소 함량은 0.0005 - 0.010 질량%, 바람직하게 0.0005 - 0.005 질량%, 더 바람직하게 0.001 - 0.003 질량%이다. 적어도 0.0005 질량%의 붕소 함량은 기재 물질 및 HAZ의 경화능을 촉진하여, 양호한 강도 특성들을 보장한다. 한편, 기재 물질 및 HAZ의 경화능과 관련하여 0.005 질량% 초과의 붕소 함량은 무가치하다. 붕소 함량이 0.001 질량% 초과인 경우, 이는 이전에 설명된 바와 같이 용접의 강도 특성들과 파단 위치를 일치시키는 것을 보장한다. 0.010 질량% 초과의 붕소 함량은 강의 기계적 특성들에 유해할 수 있다.
본 발명에 따른 열간 압연 강의 크로뮴 함량은, 생산된 상태 그대로의 열간 압연 강 및 용접된 열간 압연 강 제품의 HAZ 양쪽 모두에서 고강도 및 양호한 경화능을 달성하기 위해, 0.1 - 1.7 질량%, 바람직하게 0.4 - 1.7 또는 0.6 - 1.5 질량%, 또는 1.0 질량% 초과이다. 크로뮴은 또한, 내템퍼링성을 촉진한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 열간 압연 강의 화학적 조성물은 Ni 및 Cu 양쪽 모두를 적어도 0.5 질량%, 또는 적어도 1.0 질량%, 또는 적어도 1.2 질량%의 총량으로 함유한다. 구리는 선택적 합금 원소이다. 구리는, 강도를 증가시키거나, 열간 압연 강의 내후성을 개선하기 위해, 최대 1.5 질량%, 바람직하게 0.1 - 1.0 질량%까지의 양으로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 화학적 조성물은 Ni 및 Cu 양쪽 모두를 함유하고, Ni의 양 ≥ 0.33 x Cu의 양, 바람직하게 Ni의 양 ≥ 0.5 x Cu의 양이다. Cr+Cu+Ni는 0.4 - 5.7, 바람직하게 1.4 - 3.5, 더 바람직하게 2 - 3이다.
니켈은 본 발명에 따른 열간 압연 강에서 필수적인 합금 원소이고, 니켈은 용접된 심들의 용접 금속 및 열 영향부들의 인성을 개선하고, 니켈은 또한, 구리를 함유하는 열간 압연 강의 표면 품질을 향상시키지만, 일부 상황들 하에서는, 템퍼링된 강의 충격 인성을 약간 감소시킬 수 있다.
인은, ??칭되고 템퍼링된 강의 충격 인성을 약화시키므로, 인 함량은 최대 0.015 질량%, 바람직하게 최대 0 - 0.009 질량%로 제한되어야 한다.
황 함량은, 본 발명에 따른 열간 압연 강에서의 양호한 충격 인성 및 성형성을 보장하기 위해, 최대 0.008 질량%, 바람직하게 최대 0.004 질량%로 제한된다.
지르코늄은 필요한 경우 니오븀을 대체할 수 있는 선택적 합금 원소이다. 지르코늄 함량은 0 - 0.2 질량%, 바람직하게 0 - 0.01 질량%일 수 있다.
칼슘은, 강의 내포물들의 형태를 변경하는 데에 사용될 수 있는 선택적 합금 원소이다. 칼슘 함량은 0 - 0.004 질량%일 수 있다. 칼슘의 양이 0.004 질량%를 초과하면, 강의 내포물들이 너무 클 수 있고, 이는 강의 물리적 특성들에 악영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열간 압연 강은 적어도 1120 MPa 및 최대 1450 MPa의 인장 강도를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열간 압연 강은 압연 방향을 따라/따르거나 그에 횡방향으로 적어도 8% (즉, 길이의 백분율로 표현된, 길이의 영구적인 연신율) 또는 심지어 적어도 10% 또는 적어도 12%의 A% 연신율을 갖는다. 열간 압연 강은 열간 압연 강의 생산된 조건 그대로 상태에서 그러한 연신율을 갖는다. 열간 압연 강은 또한, 용접부가 압연 방향에 대해 종방향인 용접된 열간 압연 강 제품의 용접 심에 걸쳐 인장 시험이 수행될 때, 적어도 7%, 바람직하게 적어도 8%, 더 바람직하게 적어도 9%의 연신율을 갖는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열간 압연 강은, 5 - 10 mm의 두께를 갖는 샤르피 V 노치된 시편이 -20 ℃에서, 더 바람직하게 -40 ℃에서 압연 방향에 종방향으로 그리고/또는 그에 횡방향으로 측정될 때 적어도 34 J/cm2의 충격 인성, 더 바람직하게 적어도 50 J/cm2의 충격 인성을 갖는다. 열간 압연 강은 열간 압연 강의 생산된 조건 그대로 상태에서 그러한 충격 강도를 갖는다.
본 문서에서 언급된 열간 압연 강의 기계적 특성들은 표준 ISO 10025-6:2004의 시험 지침들에 따라 결정되었다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열간 압연 강은 V- 또는 Y- 홈 용접 방법을 사용하여, 보강재와 함께 또는 보강재 없이 금속 활성 가스(MAG) 용접되고, 여기서, 8 - 12초, 바람직하게 6 - 18초, 더 바람직하게 5 - 20초의 t8/5 시간, 및 1100 MPa, 바람직하게 960 MPa, 더 바람직하게 900 MPa, 가장 바람직하게 890 MPa의 인장 강도를 갖는 용접 재료를 사용하여, 제1 패스는 바닥 또는 최상부 측으로부터, 바람직하게는 바닥 측으로부터 용접되며, 다른 패스들은 최상부 측으로부터 용접되며, t8/5 시간은 열간 압연 강을 용접하고 용접 심 및 인접한 열 영향부(HAZ)가 800 ℃로부터 500 ℃까지 냉각되는 데 걸리는 시간을 측정함으로써 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열간 압연 강은 압연 방향에 종방향으로 그리고/또는 그에 횡방향으로 5.0 x 두께의 최소 굽힘 반경 또는 더 바람직하게 4.0 x 두께의 최소 굽힘 반경 또는 더 바람직하게 3.5 x 두께의 최소 굽힘 반경을 갖는다. 7 mm 이상의 판 두께의 경우, 강은 압연 방향에 종방향으로 5.0 x 두께의 최소 굽힘 반경 또는 바람직하게 4.0 x 두께의 최소 굽힘 반경 또는 더 바람직하게 3.5 x 두께의 최소 굽힘 반경, 그리고 압연 방향에 횡방향으로 5.0 x 두께의 최소 굽힘 반경을 갖는다.
본 발명에 따른 열간 압연 강은, 강이, 생산된 상태 그대로의 제품들 및 용접된 열간 압연 강 제품들의 HAZ(열 영향부) 양쪽 모두에서 충분한 경도, 굽힘성 및 충격 인성과 조합하여 고강도를 나타내야 하는 응용들, 예컨대, 마모 또는 구조적 응용들에 적합하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 열간 압연 강은 건설, 채굴, 물질 취급, 토공, 파일 드라이빙, 제설, 조경 또는 착암 장비를 위한 임의의 구성요소를 생산하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 열간 압연 강은 굴착기 또는 크레인을 위한 리프팅 붐을 생산하는 데에 사용될 수 있다.
시험 결과들
아래의 표 1에 제시된 화학적 조성물들을 갖는 강들을 사용하여 시험을 수행했다. 각각의 원소의 양은 질량%로 주어지고, 나머지는 Fe 및 질소 이외의 불가피한 불순물들이다. 질소는 또한, 불가피한 불순물인 것으로 간주될 수 있다는 점을 주목해야 한다. 그러나, 질소의 양은 표 1에서, 의도적으로 추가된 합금 원소들과 함께 제공된다. 질소의 양은 바람직하게 0 - 0.01 질량%의 범위에 있다.
표 1에서 "INV"로 표지된 조성물들은 본 발명에 따른 강의 물리적 특성들 및 화학적 조성물을 갖고 본 발명에 따른 방법을 사용하여 제조된 강들이라는 점을 주목해야 한다. 본 발명에 따른 강의 물리적 특성들 또는 화학적 조성물을 갖지 않거나 본 발명에 따른 방법을 사용하여 제조되지 않은 비교예들은 표 1에 "REF"로 표지된다.
Figure pct00001
표 1 : 화학적 조성물들
표 1에 제시된 화학적 조성물들을 갖는 강들을 4 mm, 6 mm 및 8 mm의 종료 두께로 열간 압연했다. 열간 띠 압연 라인에서 열간 압연을 수행했고, 열간 압연된 띠들을 압연 이후 권취 이전에 직접 ??칭했다. 사용되는 템퍼링 노의 유형에 따라, 길이로-절단 프로세스 이전 또는 이후에 템퍼링을 수행했다. 템퍼링을 벨 유형의 노에서 수행한 경우(아래의 표 2에서 템퍼링 코드 "C"), 템퍼링 이후, ??칭된 띠들에 대한 길이로-절단 처리를 수행했다. 판 템퍼링의 경우(표 2에서 템퍼링 코드 "S"), 템퍼링 어닐링 이전에 길이로-절단 처리를 수행했다. 템퍼링 방법에 따라, 템퍼링 동안의 유지 시간은 15 - 720분 사이에서 변했다.
더 구체적인 제조 파라미터들이 표 2에 제시된다.
Figure pct00002
표 2 : 프로세스 파라미터들
여기서: furnT = 열간 압연 이전의 재가열 온도
FRT = 마무리 압연 온도
CT = 권취 온도
T = 템퍼링 온도
t = 템퍼링 시간
그리고 프로세스 코드는 각각의 프로세스가 수행된 지리적 위치를 나타낸다.
기계적 시험들 및 굽힘 시험들로부터의 시험 결과들이 표 3에 제시된다. 본 발명에 따른 강들은 1100 MPa 초과의 항복 강도, 1120 MPa 초과의 인장 강도, 양호한 충격 인성, 및 놀랍게도, 알려진 강들에 비해 극히 양호한 파단시 연신율을 갖는다. 강의 고강도를 고려하면, 본 발명에 따른 강은 또한, 매우 양호한 굽힘 특성들을 나타낸다.
300 x 300 mm2의 면적을 갖는 샘플들과 3점 굽힘을 사용하여 굽힘 시험들을 수행했다. 단일 압착으로 샘플들을 90°의 각도까지 굽혔고, 샘플들의 상부 및 하부 표면들 양쪽 모두가 시험되도록 모든 샘플들을 Z 형상으로 굽혔다. 샘플들의 기계적 특성들 및 굽힘성을 압연 방향에 대해 종방향 및 압연 방향에 대해 횡방향 양쪽 모두의 방향으로 시험했다.
Figure pct00003
표 3 : 물리적 특성들
용접 시험들
금속 활성 가스(MAG) 용접 방법 및 V- 및 Y- 홈들을 사용하여 용접 시험들을 수행했다. 사용된 용접 재료는 표준 ENG 89 5 M21 Mn4Ni2.5CrMo(상업용 등급 X96)에 따른 것이었다. 제1 패스는 바닥 또는 최상부 측으로부터, 바람직하게 바닥 측으로부터 용접되었고, 다른 패스들은 최상부 측으로부터 용접되었다. 960 MPa의 인장 강도를 갖는 용접 재료를 사용했고, t8/5는 6 - 18초 사이에서 변화되었다. 용접부에 걸친 인장 시험들은 용접부가 1100 MPa의 항복 강도(Rp0.2)를 갖고 파단은 기재 금속(BM)에 위치되었음을 보여주었다.
목표는, 일치하는 인장 특성들이, 인성을 잃지 않고 달성될 수 있도록 용접부에서 가능한 한 양호한 강도 및 인성 특성들의 조합을 달성하는 것이었다. 추가적으로, 목적은 용접부에 대한 정적 인장 시험에서 용접 금속(WM) 및 융합 라인(FL)으로부터 가능한 한 멀리 위치된 파단을 획득하는 것이었고, 이는 용접된 구조에 대한 극히 양호한 파단시 연신율 값들을 가능하게 한다. 용접된 구조의 거동은, 정적 하중에서의 파단이 WM 및 FL로부터 가능한 한 멀리에서 일어나고 파단시 연신율이 높을 때 예측가능하며 안전하다. 본 발명자들은, 심지어 기재 물질에 대한 항복 강도가 1100 MPa 초과인 경우에도 본 발명에 따른 강들이 이러한 요건들을 충족시킬 수 있다는 것을 발견했다. 일반적으로, 그러한 고강도를 갖는 알려진 강들은, 인장 시험을 수행할 때, 특히 미일치 용접 재료가 사용될 때(미일치 용접 재료의 항복 강도는 전형적으로, 1100 MPa 미만임) 용접부(WM 또는 FL) 위에 위치된 파단을 갖는다.
표 4는 획득된 시험 결과들 및 시험들에서 사용된 용접 파라미터들을 도시한다. 본 발명에 따른 강들은 인장 시험에서 정적 하중이 용접부에 걸쳐 설정될 때 용접부(WM 및/또는 FL)로부터 소정 거리에 위치된 파단을 갖는다. 알려진 강들과 비교하여, 그러한 거동이 보강재와 함께 또는 심지어 보강재 없이 달성될 수 있다는 것은 놀라운 일이다. 보강재 없이, 그러한 거동의 달성은 매우 혁신적이다. 표 4에서 파단 위치는, 파단이 기재 물질에 있을 때 "BM"으로 표지되고, 파단이 열 영향부에서 발생할 때 "HAZ"로 표지되고, 파단이 용접 금속에서 발생할 때 "WM"으로 표지된다.
Figure pct00004
표 4: 용접 결과들
여기서, t8/5 = 용접된 심에서 800 ℃로부터 500 ℃까지의 냉각 시간
충격 인성을 5 mm의 두께를 갖는 시편들을 사용하여 측정했다.
도 2 및 3은 용접된 샘플들의 면 측 및 근부 측 근처에서 시험된 용접된 심에 걸친 전형적인 경도 프로파일들을 도시한다. 본 발명에 따른 강들이, 용접부에 걸쳐 매우 매끄러운 경도 프로파일을 가질 수 있고, 인장 시험 동안 경부(neck)를 형성하기 시작할 수 있고 그에 의해 파단의 위치에 영향을 주는 연질 구역이 없다는 것이 놀랍다. 보통, 미일치 용접 재료(X90 및/또는 X96)로 용접된, 1100 MPa의 항복 강도를 갖는 강들은 HAZ 및 특히 WM에서 약간의 연화를 나타낸다. 본 발명에 따른 강은 HAZ에서 양호한 경도를 유지할 수 있지만, 또한, 경화를 촉진하는 합금 원소들(즉, 붕소)의 확산으로 인해 WM에서도 양호한 경도를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 강들의 낮은 탄소 함량(즉, 0.1 - 0.20 질량% 탄소)은 용접부가, 높은 인성은 물론 양호한 경도를 갖는 것을 보장한다.
청구항들의 범위 내의 본 발명의 추가의 수정들이 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 압연 방향을 따라/따르거나 그에 횡방향으로 적어도 1100 MPa의 항복 강도(Rp0.2) 및/또는 압연 방향을 따라/따르거나 그에 횡방향으로 적어도 1120 MPa의 인장 강도를 갖는 열간 압연 강으로서,
    ● C 0.10 - 0.2
    ● Si 0 - 0.7
    ● Mn 1.1 - 2.2
    ● Nb 0 - 0.06
    ● Ti 0 - 0.15
    ● V 0.03 초과 내지 ≤ 0.25
    ● Al 0.01 - 0.15
    ● B 0.0005 - 0.010
    ● Cr 0.1 - 1.7
    ● Mo 0.15 - 0.8
    ● Cu 0 - 1.5
    ● Ni 0.3 - 2.5
    ● P 0 - 0.015
    ● S 0 - 0.008
    ● Zr 0 - 0.2
    ● Ca 0 - 0.004
    ● 바람직하게 N 0 - 0.01
    ● 나머지 Fe 및 불가피한 불순물들
    을 (질량%로) 함유하는 화학적 조성물을 갖고,
    여기서:
    a) 0.1 < C < 0.11일 때 Mn ≥ 1.6이고 V > 0.14이고 Mo ≥ 0.5 (질량%)이고
    b) 0.11 ≤ C < 0.125일 때 Mn ≥ 1.45이고 V ≥ 0.13이고 Mo ≥ 0.35 (질량%)이고
    c) 0.125 ≤ C < 0.15일 때 Mn ≥ 1.35이고 V ≥ 0.12이고 Mo ≥ 0.20 (질량%)이고
    d) C ≥ 0.15이고 V > 0.11일 때, Mn ≥ 1.3이고 Mo ≥ 0.15 (질량%)이거나
    C ≥ 0.15이고 V 0.03 - 0.11일 때, Mn > 1.3이고 Mo > 0.15이고 Nb > 0.02이고 Cr+Cu+Ni > 1.4 (질량%)인 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강.
  2. 제1항에 있어서,
    0.4 - 1.7 질량% Cr, 바람직하게 1.0 - 1.7 질량% Cr을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 화학적 조성물은 Ni 및 Cu 양쪽 모두를 적어도 0.5 질량%, 바람직하게 적어도 1 질량%의 총량으로 함유하는 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압연 방향을 따라/따르거나 그에 횡방향으로 적어도 8%, 바람직하게 적어도 10% 또는 더 바람직하게 적어도 12%의 A% 연신율을 갖는 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    5 - 10 mm의 두께를 갖는 샤르피 V 노치된 시편이 -40 ℃에서 상기 압연 방향에 종방향으로 측정될 때 적어도 34 J/cm2, 바람직하게 적어도 50 J/cm2의 충격 인성을 갖는 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압연 방향에 종방향으로 그리고/또는 그에 횡방향으로 5.0 x 두께의 최소 굽힘 반경, 바람직하게 종방향으로 4.0 x 두께의 최소 굽힘 반경, 더 바람직하게 종방향으로 3.5 x 두께의 최소 굽힘 반경을 갖는 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    V- 또는 Y- 홈 용접 방법을 사용하여, 보강재와 함께 금속 활성 가스(MAG) 용접되고, 8 - 12초, 바람직하게 6 - 18초, 더 바람직하게 5 - 20초의 t8/5 시간, 및 1100 MPa, 바람직하게 960 MPa, 더 바람직하게 900 MPa, 가장 바람직하게 890 MPa의 인장 강도를 갖는 용접 재료를 사용하여, 제1 패스는 바닥 또는 최상부 측으로부터, 바람직하게는 바닥 측으로부터 용접되며, 다른 패스들은 최상부 측으로부터 용접되는 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    용접부가 상기 압연 방향에 대해 종방향인 용접된 열간 압연 강 제품의 용접 심에 걸쳐 인장 시험이 수행될 때, 적어도 7%, 바람직하게 적어도 8% 또는 더 바람직하게 적어도 9%의 A% 연신율을 갖고, 상기 열간 압연 강은, 5 - 20초, 바람직하게 6 - 18초, 또는 8 - 12초의 t8/5 및 890 MPa, 바람직하게 960 MPa, 더 바람직하게 1100 MPa의 인장 강도를 갖는 용접 재료를 사용하여 용접되는 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강.
  9. 다음을 (질량%로) 함유하는 화학적 조성물을 갖는 열간 압연 강을 제조하기 위한 방법으로서,
    ● C 0.10 - 0.2
    ● Si 0 - 0.7
    ● Mn 1.1 - 2.2
    ● Nb 0 - 0.06
    ● Ti 0 - 0.15
    ● V 0.03 초과 내지 ≤ 0.25
    ● Al 0.01 - 0.15
    ● B 0.0005 - 0.010
    ● Cr 0.1 - 1.7
    ● Mo 0.15 - 0.8
    ● Cu 0 - 1.5
    ● Ni 0.3 - 2.5
    ● P 0 - 0.015
    ● S 0 - 0.008
    ● Zr 0 - 0.2
    ● Ca 0 - 0.004
    ● 바람직하게 N 0 - 0.01
    ● 나머지 Fe 및 불가피한 불순물들,
    여기서:
    a) 0.1 < C < 0.11일 때 Mn ≥ 1.6이고 V > 0.14이고 Mo ≥ 0.5 (질량%)이고
    b) 0.11 ≤ C < 0.125일 때 Mn ≥ 1.45이고 V ≥ 0.13이고 Mo ≥ 0.35 (질량%)이고
    c) 0.125 ≤ C < 0.15일 때 Mn ≥ 1.35이고 V ≥ 0.12이고 Mo ≥ 0.20 (질량%)이고
    d) C ≥ 0.15이고 V > 0.11일 때, Mn ≥ 1.3이고 Mo ≥ 0.15 (질량%)이거나
    C ≥ 0.15이고 V 0.03 - 0.11일 때, Mn > 1.3이고 Mo > 0.15이고 Nb > 0.02이고 Cr+Cu+Ni > 1.4 (질량%)이며,
    상기 방법은 다음의 단계들:
    1000 - 1350 ℃의 오스테나이트화 온도까지 가열하는 단계,
    마무리 압연 온도가 760 - 1050 ℃이도록 열간 압연하는 단계,
    300 ℃ 이하의 온도까지 ??칭하는 단계
    를 포함하는, 열간 압연 강을 제조하기 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 ??칭 단계 이후, 템퍼링 시간이 1시간 이상이라면 500 - 650 ℃의 온도의 템퍼링 어닐링, 또는 템퍼링 시간이 1시간 미만이라면 500 - 750 ℃의 온도의 템퍼링 어닐링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강을 제조하기 위한 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 템퍼링 어닐링 단계 이전의 열간 압연 강의 미세구조는 적어도 90% 마르텐사이트, 바람직하게 적어도 95% 마르텐사이트, 그리고, 상기 미세구조가 1/4 두께로 검사될 때, 더 바람직하게 적어도 99% 마르텐사이트를 함유하는 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강을 제조하기 위한 방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 ??칭 단계는 직접 ??칭 단계인 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강을 제조하기 위한 방법.
  13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열간 압연 강을 띠 압연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강을 제조하기 위한 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 열간 압연 강은 최대 0.005 질량% 니오븀 및 < 0.15 질량% 탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강을 제조하기 위한 방법.
  15. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열간 압연 강은, 상기 열간 압연 강이 띠 압연되지 않는 경우, 최소 0.005 질량% 니오븀, 바람직하게 최소 0.02 질량% 니오븀을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강을 제조하기 위한 방법.
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